Информационное моделирование системы

Системное информационное моделирование ( SIM ) — это процесс моделирования сложных связанных систем. Информационные модели системы — это цифровые представления связанных систем, таких как электрические приборы и системы управления , электропитания и системы связи . Объекты, смоделированные в SIM, имеют отношение 1:1 к объектам в физической системе. Компоненты, соединения и функции определяются и связываются так, как если бы они были в реальном мире.

Происхождение

Понятие SIM существует с середины 1990-х годов. Впервые она была предложена в 1994 году австралийской компанией по разработке приборов, электротехники и систем управления – I&E Systems Pty Ltd. Как и многие технологические инновации, идея SIM родилась по необходимости. С середины девяностых годов сложность систем электропитания, управления и информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) растет в геометрической прогрессии из-за быстрого развития технологий; это привело к тому, что традиционные бумажные методологии и приложения, используемые для проектирования систем, стали устаревшими.

Стоимость работ, связанных с проектированием, может составлять до 70% от общих затрат на проектирование системы электротехнического контроля и управления (EICS). Анализ показал, что ограниченный характер бумажных методов/рабочих процессов в значительной степени способствовал высокой стоимости проектирования, что требовало дублирования информации в нескольких документах, что приводило к ошибкам и упущениям при проектировании и, следовательно, к увеличению стоимости рабочей силы. Принимая это во внимание, компания осознала необходимость перехода от традиционных бумажных методов к более эффективному подходу к систематическому цифровому моделированию.

Термин «Системно-информационное моделирование» был впервые опубликован в техническом отчете в 2012 году Питером Э.Д. Лавом и Цзинъяном Чжоу. ^[1] В отчете представлены эмпирические данные, демонстрирующие, что использование SIM-карты потенциально может повысить производительность и снизить затраты на создание документации EICS. В ходе исследования был изучен комплект электротехнических чертежей конвейерной системы штабелеукладчика железной руды; ошибки и упущения, выявленные на чертежах, классифицированы и количественно определены. В отчете сделан вывод, что использование традиционных методов компьютерного проектирования (САПР) для проектирования электротехники неэффективно, неэффективно и дорого.

С 2013 года был опубликован ряд научных исследований, которые продемонстрировали эффективность и результативность использования SIM вместо CAD для проектирования и документирования EICS в различных проектах (например, железной руды завод по переработке FPSO , система управления безопасностью , медный металлургический завод, нефтеперерабатывающий завод и геотермальная электростанция ). ^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]^[13]^[14]^[15]

Определение

Информационное моделирование системы можно определить как процесс цифрового моделирования сложной связанной системы. Информационная модель системы — это общий информационный ресурс системы, формирующий надежную основу знаний в течение ее жизненного цикла .

На протяжении всего жизненного цикла

SIM-карта, содержащая всю информацию о проекте, может применяться на протяжении всего жизненного цикла проекта. ^[2]

Дизайн

При использовании SIM-карты инженерное проектирование и документация могут выполняться одновременно. SIM-карта может быть создана по мере разработки EICS. Чертежники и моделисты больше не требуются. Когда SIM применяется при проектировании подключенной системы, все физическое оборудование и связанные с ним соединения, которые необходимо построить, можно смоделировать в реляционной базе данных . Компоненты классифицируются по атрибутам «Тип» и «Местоположение». Атрибут «Тип» используется для определения функциональных возможностей оборудования. Атрибут «Местоположение» используется для описания физического положения оборудования. Соединения между оборудованием моделируются как «разъемы». Для облегчения проектирования каждому отдельному объекту можно назначить и прикрепить атрибуты, такие как модуль устройства, спецификации и руководства поставщиков.

По завершении процесса проектирования создается копия модели, доступная только для чтения, которая экспортируется и становится доступной другим членам проектной группы. Пользователи могут получить доступ ко всей или части проектной информации на SIM-карте в соответствии с их соответствующими уровнями авторизации. Частные пользовательские данные могут быть установлены и прикреплены к модели.

Закупки и строительство

Когда проект одобрен для строительства, SIM-карта, представляющая собой цифровую реализацию проекта, может быть выдана различным сторонам, таким как группа закупок и строительные подрядчики. Управление информацией может осуществляться в цифровом формате, при этом роль бумажных чертежей устраняется. ^[8] План закупок и график строительства могут быть созданы для каждого отдельного объекта в SIM. Строительные работы могут быть назначены объектам или пакетам работ с определенными весовыми коэффициентами. Это позволяет менеджерам отслеживать ход закупок и строительства с детализацией до уровня отдельных объектов и принимать обоснованные решения.

Управление активами

SIM-карта особенно полезна для управляющих активами, поскольку позволяет хранить информацию в единой цифровой модели. ^[2] В традиционной среде CAD бумажные чертежи обычно передаются владельцу актива в виде чертежей «как построено» , которые теоретически отражают фактическую конструкцию каждой системы, компонента и соединения проекта. Если управляющий активами хочет обслуживать, ремонтировать или модернизировать какую-либо часть актива, необходимо использовать чертежи «как построено». Однако восстановление информации, содержащейся в массиве рисунков, является утомительной и трудоемкой задачей. Любая ошибка или упущение, содержащееся в чертежах, потенциально может затруднить интерпретацию проекта.

Когда проектирование выполняется с использованием SIM-карты, его можно сохранить в цифровом формате, при этом выполняется сопоставление 1:1. Такие операции, как тестирование, калибровка, проверка, ремонт, незначительные изменения и изоляция, могут быть определены и запланированы в SIM-карте. Данные SIM-карты также можно удобно экспортировать и ввести в другие сторонние приложения по управлению активами в соответствии со стратегией управления активами владельцев. Кроме того, SIM-карта может выступать в качестве учебного пособия, которое можно регулярно использовать, чтобы помочь операторам ознакомиться с конструкцией.

Программное обеспечение

Коммерческий пакет проприетарного программного обеспечения Digital Asset Delivery (DAD) был разработан на основе концепции системного информационного моделирования (SIM) компанией I&E Systems Pty Ltd.

Первоначальная версия DAD была выпущена в 1997 году и представляла собой в первую очередь инструмент моделирования, используемый для проектирования и документирования электротехнической системы. С момента своего появления система DAD была протестирована и применена во многих проектах, включая, помимо прочего, новые и существующие системы, системы электропитания, управления и ИКТ. Программное обеспечение DAD постоянно поддерживается и обновляется для удовлетворения сложных и быстро меняющихся проектов EICS. Последней версией DAD является версия 13. DAD предоставляет несколько средств для отражения сложностей современных систем, включая: СЛОИ (например, сборка (физическая): как она устроена?, управление (функциональная): как она работает? и т. д.), ОТНОШЕНИЯ — связи между компонентами на разных уровнях, ГРУППЫ – компоненты и разъемы, имеющие общие признаки. DAD тесно сотрудничает со своим партнерским приложением ActivityExchange, которое опирается на возможности цифровой модели и позволяет пользователям определять, организовывать, отслеживать и обмениваться работами, которые необходимо выполнить в любом проекте. После завершения каждый отдельный отчет о работе может быть добавлен к цифровой модели для дальнейшего использования и обеспечения исторической преемственности. ActivityExchange управляет в режиме реального времени рабочими процессами всего взаимодействия человека с компонентами системы, включая проверку проекта, закупки, строительство, ввод в эксплуатацию и, наконец, техническое обслуживание.

Международное развитие

Концепция SIM была применена и проверена в ряде международных проектов.

Австралия

Существует ряд австралийских организаций в различных отраслях промышленности, которые получают выгоду от технологии SIM. Несколько примеров:

Компания Fortescue Metals Group (FMG), базирующаяся в Западной Австралии, внедрила SIM для всех своих проектов, построенных с 2010 года. Эти проекты включают в себя крупномасштабный проект по добыче железной руды Соломон , расширение экспортного порта и магнетитовый проект North Star. FMG признает, что использование SIM в этих проектах привело к значительной экономии и более эффективному выполнению проектов, а также продолжает приносить преимущества для эксплуатации этих объектов.

Opticomm строит, владеет и управляет крупной оптоволоконной сетью связи, которая соединяет десятки тысяч жилых и коммерческих объектов. Их сеть полностью смоделирована с использованием SIM, и вся их деятельность по строительству и эксплуатации основана на информации из информационной модели на основе SIM.

В 2016 году международный аэропорт Перта принял SIM-карту, и с использованием этой технологии была смоделирована сеть распределения электроэнергии. Электрические компоненты и объекты кабелей в их SIM-карте связаны с объектами в их географической информационной системе (ГИС). Это обеспечивает беспрепятственное предоставление полной технической и географической информации о всех компонентах и кабелях электрической системы. Аэропорт Перта планирует расширить использование SIM-карты на другие подключенные системы, такие как системы освещения взлетно-посадочной полосы и сети связи.

Китай

SIM применялась для моделирования и управления электрическими и коммуникационными системами станций метро Ухань в Китае в 2014 году. В 2016 году была создана модель SIM для оцифровки распределенной системы управления (DCS) Уханьского международного выставочного центра. реализовал ряд исследовательских проектов С 2014 года Центр BIM Хуачжунского университета науки и технологий , включая применение SIM, привязку SIM к BIM и привязку SIM к инженерно-информационному моделированию (EIM).

Саудовская Аравия

В 2015 году крупная японская инженерно-строительная компания применила SIM для моделирования электрических и контрольно-измерительных систем на очень крупном проекте нового нефтеперерабатывающего завода в Саудовской Аравии. SIM использовался в качестве основы для управления всей закупочной и строительной деятельностью через Порталы закупок и строительства.

Европа

В 2018 году крупная логистическая компания в Ирландии применила SIM для моделирования всей своей ИКТ-инфраструктуры перед значительным обновлением аппаратного и программного обеспечения. SIM использовался для сопоставления бизнес-процессов высокого уровня организации с конкретными и индивидуальными записями, хранящимися в каждой системе организации, гарантируя успешный переход на новую ERP, а также обеспечивая соответствие и гарантию требований GDPR. SIM использовался в качестве базы данных управления конфигурациями (CMDB) для облегчения текущей деятельности по проекту, необходимой для обновления технологий организаций, и станет неотъемлемой частью их ИТ-операций.

SIM и БИМ

Информационное моделирование системы отличается от информационного моделирования зданий , хотя оба они ориентированы на обмен знаниями и информацией. Процесс BIM был определен как:

Информационное моделирование зданий ( BIM ) — это цифровое представление физических и функциональных характеристик объекта. BIM — это общий ресурс знаний для информации об объекте , формирующий надежную основу для принятия решений в течение его жизненного цикла; определяется как существующий от самой ранней концепции до сноса.

SIM-карта похожа на BIM; «Строительство» заменяется на «Система», чтобы представить процесс моделирования сложных связанных систем, таких как электрическое управление, питание и связь, которые не обладают геометрией. По сути, SIM использует подход конкретной дисциплины для моделирования сложных связанных систем, но может быть интегрирован с информационной моделью здания, когда единая точка истины формируется .

Традиционным способом документирования проекта подключенной системы является использование 2D-чертежей, созданных чертежниками и состоящих из различных видов, которые необходимо использовать совместно для формирования интегрированного проекта. Поскольку чертежи создаются вручную, а информация о компоненте может быть представлена на нескольких разных чертежах, вероятность возникновения ошибок, упущений, конфликтов и дублирования значительно возрастает. ^[3]^[4] С середины 1970-х годов наблюдается тенденция к замене традиционных чертежей, нарисованных вручную, цифровыми рисунками, созданными с помощью компьютера. Хотя эффективность создания чертежей повысилась с появлением САПР, сохраняется чрезмерная зависимость от производства бумажной документации, несмотря на появление «цифрового» проектирования. Благодаря внедрению SIM можно добиться повышения производительности, особенно при эксплуатации и обслуживании активов EICS.

SIM не ограничивается EICS, системами питания и связи. Его можно использовать для моделирования различных связанных систем, таких как топология сети , причинно-следственная связь и взаимодействие между людьми и организациями. Область применения SIM выходит за рамки «физического объекта», определенного для BIM, что позволяет применять SIM для моделирования как физических, так и виртуальных сетей подключенных систем.

Расширенные приложения

SIM-карта может быть связана с географическими информационными системами для поддержки управления пространственной информацией. Например, модель SIM с компонентами, назначенными по координатам, можно связать с Google Earth, чтобы показать реальное физическое расположение компонентов. SIM-карту также можно связать с 3D-моделями сторонних производителей с помощью таких приложений, как Autodesk Navisworks , для получения пространственной поддержки, а также предоставления подробных системных данных третьим лицам. Взаимодействие может быть достигнуто между SIM-картой и различными технологиями, такими как моделирование изображений , Карты Google , виртуальная реальность , дополненная реальность , код быстрого ответа и радиочастотная идентификация .

См. также

Ссылки

^ Лав, PED, и Чжоу, Дж. (2012). Ошибки документации в контрольно-измерительных приборах и электрических системах: на пути к информационному моделированию систем. Школа искусственной среды для систем I&E, SoBE 100/2012, Университет Кертина, июль, Перт, Австралия.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Питер ЭД Лав; Цзинъян Чжоу; Джейн Мэтьюз; Чун-Понг Синг; Брэд Кэри (19 июня 2015 г.). «Информационная модель системы для управления электрическими, контрольными и контрольно-измерительными активами». Проект искусственной среды и управление активами . 5 (3): 278–289. дои : 10.1108/BEPAM-03-2014-0019 . ISSN 2044-124X .
^ Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Спой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (1 ноября 2013 г.). «Ошибки документации в контрольно-измерительных приборах и электрических системах: на пути к повышению производительности с помощью системного информационного моделирования». Автоматизация в строительстве . 35 : 448–459. дои : 10.1016/j.autcon.2013.05.028 .
^ Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Спой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (3 июня 2014 г.). «Оценка влияния RFI на контракты на электротехнику и приборостроение». Журнал инженерного дизайна . 25 (4–6): 177–193. дои : 10.1080/09544828.2014.935305 . ISSN 0954-4828 . S2CID 56570703 .
^ Лав, PED, Мэтьюз, Дж. и Чжоу, Дж. (2014). Системная информационная модель для управления активами электрических, контрольных и контрольно-измерительных систем. BIM Журнал 11 , стр. 10-13
^ Дж. Чжоу; ПЭД Любовь; Дж. Мэтьюз; Б. Кэри; КП Синг; DJ Эдвардс (29 октября 2015 г.). «На пути к повышению производительности электротехнической документации». Международный журнал по управлению производительностью и эффективностью . 64 (8): 1024–1040. дои : 10.1108/IJPPM-10-2014-0151 . ISSN 1741-0401 .
^ Чжоу, Дж.; С любовью, пед; Мэтьюз, Дж.; Кэри, Б.; Синг, КП (01 января 2015 г.). «Объектно-ориентированная модель управления жизненным циклом проектов управления электрическими приборами». Автоматизация в строительстве . 49, Часть А: 142–151. дои : 10.1016/j.autcon.2014.10.008 .
^ Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (01 июля 2016 г.). «Системное информационное моделирование: от обмена файлами к совместному использованию моделей для электрических приборов и систем управления». Автоматизация в строительстве . 67 : 48–59. дои : 10.1016/j.autcon.2016.02.010 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Пойте, Майкл CP (2016). «Ретроспективное обследование будущего медного рудника: количественная оценка ошибок и упущений в исполнительной документации». Журнал предотвращения потерь в перерабатывающей промышленности . 43 : 414–423. дои : 10.1016/j.jlp.2016.06.011 . hdl : 10397/61902 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Эдвардс, Дэвид (01 сентября 2016 г.). «Переход от САПР к объектно-ориентированному подходу к электрическим системам управления и контрольно-измерительных приборов» (PDF) . Достижения в области инженерного программного обеспечения . 99 : 9–17. дои : 10.1016/j.advengsoft.2016.04.007 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Лу, Ханбин (01 ноября 2016 г.). «Объектно-ориентированное моделирование: информационная модель ретроспективных систем для оценки технологичности». Автоматизация в строительстве . 71, Часть 2: 359–371. дои : 10.1016/j.autcon.2016.08.032 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Ло, Харбин (01 декабря 2016 г.). «Системное информационное моделирование: обеспечение управления цифровыми активами». Достижения в области инженерного программного обеспечения . 102 : 155–165. дои : 10.1016/j.advengsoft.2016.10.007 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (01 августа 2017 г.). «Защита целостности инфраструктурных активов сжиженного природного газа с помощью цифровизации: пример проекта модернизации внутреннего учета газа». Журнал науки и техники о природном газе . 44 : 9–21. Бибкод : 2017JNGSE..44....9L . дои : 10.1016/j.jngse.2017.04.008 .
^ С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Эдвардс, Дэвид Дж.; Ирани, Захир; Синг, Чун-Понг (01 мая 2017 г.). «С рельсов: Экономическая эффективность инфраструктурных железнодорожных проектов» (PDF) . Транспортные исследования, часть A: Политика и практика . 99 : 14–29. дои : 10.1016/j.tra.2017.02.008 . hdl : 10454/11645 .
^ С любовью, пед; Чжоу, Дж.; Мэтьюз, Дж.; Пойте, MCP; Эдвардс, диджей (2017). «Системное информационное моделирование на практике: Анализ качества тендерной документации в горнодобывающем мегапроекте» (PDF) . Автоматизация в строительстве . 84 : 176–183. дои : 10.1016/j.autcon.2017.08.034 .

[1] Лав, PED, и Чжоу, Дж. (2012). Ошибки документации в контрольно-измерительных приборах и электрических системах: на пути к информационному моделированию систем. Школа искусственной среды для систем I&E, SoBE 100/2012, Университет Кертина, июль, Перт, Австралия.

[:1-2] Jump up to: ^а ^б ^с Питер ЭД Лав; Цзинъян Чжоу; Джейн Мэтьюз; Чун-Понг Синг; Брэд Кэри (19 июня 2015 г.). «Информационная модель системы для управления электрическими, контрольными и контрольно-измерительными активами». Проект искусственной среды и управление активами . 5 (3): 278–289. дои : 10.1108/BEPAM-03-2014-0019 . ISSN 2044-124X .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Спой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (1 ноября 2013 г.). «Ошибки документации в контрольно-измерительных приборах и электрических системах: на пути к повышению производительности с помощью системного информационного моделирования». Автоматизация в строительстве . 35 : 448–459. дои : 10.1016/j.autcon.2013.05.028 .

[:3-4] Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Спой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (3 июня 2014 г.). «Оценка влияния RFI на контракты на электротехнику и приборостроение». Журнал инженерного дизайна . 25 (4–6): 177–193. дои : 10.1080/09544828.2014.935305 . ISSN 0954-4828 . S2CID 56570703 .

[5] Лав, PED, Мэтьюз, Дж. и Чжоу, Дж. (2014). Системная информационная модель для управления активами электрических, контрольных и контрольно-измерительных систем. BIM Журнал 11 , стр. 10-13

[6] Дж. Чжоу; ПЭД Любовь; Дж. Мэтьюз; Б. Кэри; КП Синг; DJ Эдвардс (29 октября 2015 г.). «На пути к повышению производительности электротехнической документации». Международный журнал по управлению производительностью и эффективностью . 64 (8): 1024–1040. дои : 10.1108/IJPPM-10-2014-0151 . ISSN 1741-0401 .

[7] Чжоу, Дж.; С любовью, пед; Мэтьюз, Дж.; Кэри, Б.; Синг, КП (01 января 2015 г.). «Объектно-ориентированная модель управления жизненным циклом проектов управления электрическими приборами». Автоматизация в строительстве . 49, Часть А: 142–151. дои : 10.1016/j.autcon.2014.10.008 .

[:4-8] Jump up to: ^а ^б С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (01 июля 2016 г.). «Системное информационное моделирование: от обмена файлами к совместному использованию моделей для электрических приборов и систем управления». Автоматизация в строительстве . 67 : 48–59. дои : 10.1016/j.autcon.2016.02.010 .

[9] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Пойте, Майкл CP (2016). «Ретроспективное обследование будущего медного рудника: количественная оценка ошибок и упущений в исполнительной документации». Журнал предотвращения потерь в перерабатывающей промышленности . 43 : 414–423. дои : 10.1016/j.jlp.2016.06.011 . hdl : 10397/61902 .

[10] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Эдвардс, Дэвид (01 сентября 2016 г.). «Переход от САПР к объектно-ориентированному подходу к электрическим системам управления и контрольно-измерительных приборов» (PDF) . Достижения в области инженерного программного обеспечения . 99 : 9–17. дои : 10.1016/j.advengsoft.2016.04.007 .

[11] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Лу, Ханбин (01 ноября 2016 г.). «Объектно-ориентированное моделирование: информационная модель ретроспективных систем для оценки технологичности». Автоматизация в строительстве . 71, Часть 2: 359–371. дои : 10.1016/j.autcon.2016.08.032 .

[12] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Ло, Харбин (01 декабря 2016 г.). «Системное информационное моделирование: обеспечение управления цифровыми активами». Достижения в области инженерного программного обеспечения . 102 : 155–165. дои : 10.1016/j.advengsoft.2016.10.007 .

[13] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (01 августа 2017 г.). «Защита целостности инфраструктурных активов сжиженного природного газа с помощью цифровизации: пример проекта модернизации внутреннего учета газа». Журнал науки и техники о природном газе . 44 : 9–21. Бибкод : 2017JNGSE..44....9L . дои : 10.1016/j.jngse.2017.04.008 .

[14] С любовью, Питер ЭД; Чжоу, Цзинъян; Эдвардс, Дэвид Дж.; Ирани, Захир; Синг, Чун-Понг (01 мая 2017 г.). «С рельсов: Экономическая эффективность инфраструктурных железнодорожных проектов» (PDF) . Транспортные исследования, часть A: Политика и практика . 99 : 14–29. дои : 10.1016/j.tra.2017.02.008 . hdl : 10454/11645 .

[15] С любовью, пед; Чжоу, Дж.; Мэтьюз, Дж.; Пойте, MCP; Эдвардс, диджей (2017). «Системное информационное моделирование на практике: Анализ качества тендерной документации в горнодобывающем мегапроекте» (PDF) . Автоматизация в строительстве . 84 : 176–183. дои : 10.1016/j.autcon.2017.08.034 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]